CN111099809A - 一种真空低温回收能量间接污泥干化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空低温回收能量间接污泥干化装置和方法，干化机的废蒸气从出口排出，通过废蒸气管道依次经过除尘器和抽吸设备后发生闪蒸，温度和压力升高，再进入换热器的热侧进口。通过将闪蒸后升温升压的废蒸汽与通过干化机后的冷却工质在换热器中进行换热实现余热的利用。本发明的污泥干化装置能够对废蒸气的热能进行有效的利用，减少了干化机热源的能耗，降低了运行成本。

Description

一种真空低温回收能量间接污泥干化装置和方法

技术领域

本发明涉及污泥的处理装置和方法，具体涉及真空低温回收能量间接污泥干化装置和方法。

背景技术

污水处理的一种污水处理量越来越大，产生的污泥量也是越来越大，目前污水处理每年产生的污泥量要达到5000多万吨。但是现有的污泥处理处置的运行成本太高，给治理污泥带来的社会经济压力也非常巨大。污泥处理处置中最重要的环节就是减量化，这个环节占的投资比例最大，运行成本最高。目前主要是通过干化的技术来去除污泥中的水分以实现污泥减量化。干化技术又分为直接干化和间接干化。直接干化热效率低，而且运行维护复杂，内部正压，设备容易腐蚀，臭气容易溢出，环境不友好。间接干化更加稳定，热效率高，内部负压，没有臭气溢出，环境友好，是中大型污泥处理处置项目的首选工艺。不过间接干化需要高品位热源，如果没有废热，需要通过燃气或电锅炉产生热源。运行成本高，这是间接干化的最大弊端。对于没有废热的项目，项目运行经济压力很大。

发明内容

本发明的主要目的之一在于降低污泥干化设备热源能耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种污泥干化装置，包括：

用于干化污泥的干化机，干化机包括污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口，

换热器，换热器包括用于换热的热侧和冷侧，热侧包括热侧进口、热侧废水出口和热侧不凝气出口，冷侧包括冷侧进口和冷侧出口，

干化机的热工质进口、热工质出口与换热器的冷侧出口、冷侧进口通过管道连接构成循环管路，

干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道依次经过除尘器和抽吸设备后与换热器的热侧进口连接，使得废蒸汽在换热器热侧对冷侧的热工质进行加热。

上述污泥干化装置还具有如下优化结构：

污泥干化装置还可以包括用于储存污泥的污泥容器和用于输送污泥的污泥输送机，污泥容器通过管道经污泥输送机后与干化机的污泥进口连接。

换热器的热侧不凝气出口与风机进口通过管道连接。

污泥干化装置还可以包括干污泥料仓，干化机的污泥出口通过管道与干污泥料仓连接，以输送污泥至干污泥料仓。

污泥干化装置还进一步还包括热媒进口管，外部热源管端与废蒸气管道合并后与所述的热侧进口连接。

所述的循环管路上连接有用于补充热工质的循环进口支管和循环出口支管。

干化机采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。

所述的循环管路上设置循环水泵或循环蒸汽压缩机对管内进行加压。

所述的抽吸设备采用真空泵或蒸汽压缩机。

本发明还涉及一种真空低温回收能量间接污泥干化方法，采用上述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，

污泥由干化机干化后产生的废蒸气由废蒸气出口排出，热工质由干化机的热工质进口进入对污泥进行换热冷却后由热工质出口排出，

废蒸气由抽吸设备的抽吸作用，依次通过管道进行步骤a和b的处理：

a.进入除尘器除尘，

b.进入换热器，加热来自干化机热工质出口的热工质，

经过加热的热工质回到干化机中对于污泥进行加热。

本发明专利利用真空泵或者压缩机抽吸低温低压的蒸汽，该部分蒸汽排出后压力升高，发生闪蒸，转化成高温高压的蒸汽，这部分蒸汽在换热器两侧跟循环热水（或者循环蒸汽）形成温度差，将热量传递给循环热水（或者循环蒸汽）。

本发明的污泥干化装置能够对废蒸气的热能进行有效的利用，减少了干化机热源的能耗，降低了运行成本。

附图说明

图1为污泥干化装置的一种结构示意图。

图2为污泥干化装置的另一种结构示意图。

图中：1.湿污泥料仓，2.输送机，3.干化机，4.循环水泵，5.换热器，6.污水处理装置，7.风机，8.除尘器，9.真空泵，10.干污泥料仓，11.循环进口支管，12.排气管道，13.热媒进口管，14.循环出口支管，15. 蒸汽压缩机，16.循环蒸汽压缩机。

具体实施方式

本发明的污泥干化装置主要通过将废蒸汽与干化机的工质在换热器中进行换热实现余热的利用。以下举例对于本发明作进一步说明。

本实施例中的“热侧”和“冷侧”分别代表热泵中不同介质之间加热和被加热的关系，热侧是加热的一侧，而冷侧代表被加热的一侧。加热的介质由热侧进口进入，热侧出口排出，被加热的介质由冷侧进口进入，冷侧出口排出。

污泥干化装置的结构如图1或图2所示，主要包括以下设备：

污泥容器，用于接收污泥，接收的污泥需要进一步的进行干化处理。采用的污泥容器可以采用现有的湿污泥仓。

输送机，用于将污泥输送至干化机中，可以采用现有的输送机，输送机的进口一侧与污泥容器的出口承接，用于接收来自污泥容器的湿污泥，输送机的出口一侧与干化机的污泥进口连接，用于将污泥输送入干化机进行干化。

干化机，可以采用现有的干化机，工质（循环热水或循环蒸汽）进入干化机间接加热干化机中的污泥，实现污泥水分的蒸发和污泥的干化，干化机优选采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。干化机上设置有污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口。

换热器，换热器包括用于换热的热侧和冷侧，热侧包括热侧进口、热侧废水出口和热侧不凝气出口，冷侧包括冷侧进口和冷侧出口，

除尘器，对废蒸气进行除尘，一般可以采用旋风除尘器。

抽吸设备，图1中采用了真空泵，图2中采用了蒸气压缩机，用于实现对于废蒸气的抽吸，使得废蒸气能够由干化机的废蒸气出口进入除尘器除尘并最终进入换热器与干化机的冷却的热工质换热。

风机，用于抽排湿污泥仓和换热器的不凝气。

污泥料仓，用于接收来自干化机中干化后的污泥，可以采用全密闭缓存负压仓。

干化机的热工质进口、热工质出口与换热器的冷侧出口、冷侧进口通过管道连接构成循环管路，循环管路上设置循环水泵或循环蒸汽压缩机对管内进行加压。

干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道依次经过除尘器和抽吸设备后与换热器的热侧进口连接。废热蒸汽能够提供部分加热热工质的热量，而剩余部分需要补充，实施例中提供了两种方式，一种是在循环管路上连接循环进口支管和循环出口支管，通过循环进口支管添加加热过的热工质，从而使得总体的热工质能够达到温度要求，或者是在换热器的热侧输入外部热媒，外部热媒和废蒸气一起作为热侧能量输入。

其余热利用的第一种工艺如图1所示，湿污泥仓中含水率高的湿污泥通过进入圆盘干化机由100度左右循环高温热水进行化，热水的热量通过间壁传递到污泥侧，污泥被加热，整个干化机跟外界动态密闭隔绝，在干化机的污泥腔室的废蒸气出口由真空泵抽气，干化机腔体内形成真空负压（7-50kpa），污泥中的水在较低的温度（40-80度）转化成蒸汽的方式蒸发出来，在真空泵抽吸作用下低温废蒸汽进入旋风除尘器，该部分废蒸汽经过真空泵后发生闪蒸变成100度常压的热水和少量蒸汽（海拔高的地区温度低于100度）。该部分常压高温热水和蒸汽通过换热器将热量传递给另外一侧的循环低温热水，80度左右的循环热水（如果热量不够，可以通过外部输送辅助热源加热该部分热水）通过循环水泵再进入干化机输送热量。由于进泥温度较低，循环热水温度较高，形成了比较大的温度差，所以有比较好的换热效率。废蒸汽里面的不凝气和污泥料仓里的臭气一起送入除臭系统处理后排出。

其余热利用的第二种工艺如图2所示，湿污泥进入干化机后，100-120度循环高温蒸汽同时进入干化机，高温蒸汽的热量通过间壁传递到污泥侧，蒸汽冷凝成水，污泥被加热，整个干化机跟外界动态密闭隔绝，在干化机的污泥腔室排气管道上安装抽吸蒸汽压缩机抽气，干化机腔体内形成真空负压（3-50kpa），污泥中的水在较低的温度（40-90度）转化成蒸汽的方式蒸发出来，在抽吸蒸汽压缩机抽吸作用下低温废蒸汽进入旋风除尘器，该部分废蒸汽经过蒸汽压缩机后压力和温度被增加到120度以上蒸汽。该部高温蒸汽通过换热器将热量传递给另外一侧的冷凝后循环回来的热水，循环热水被加热成蒸汽（如果热量不够，可以通过外部输送辅助热源加热该部分热水），该部分蒸汽通过循环蒸汽压缩机再进入干化机输送热量。由于进泥温度较低，循环蒸汽温度较高，形成了比较大的温度差，所以有比较好的换热效率。加压加温后的废蒸汽在换热器内冷凝成废热水排出水处理系统。废蒸汽里面的不凝气和污泥料仓里的臭气一起送入除臭系统处理后排出。

该发明工艺具有以下优点：

1、进入系统的是低温污泥，排出系统的是干化后污泥、冷凝热水和不凝废气，充分利用废蒸汽的潜热。

2、加温加压后的废蒸汽作为高温端，利用换热器转移热量给冷凝后循环热水，加温后废蒸汽不跟循环热水接触，避免了废蒸汽里面的腐蚀性气体进入干化机的内壳腐蚀干化机。不存在腐蚀性问题。避免了废蒸汽内的回程进入干化机内壳，彻底避免了结垢现象。

3、由于负压抽吸，污泥中水分汽化成蒸汽的温度大大降低，相比于高温汽化，产生的有机臭气大大降低，后续臭气处理成本降低不少。而且挥发性有机会得以保留，污泥热值提高了。

4、不凝气可以直接排放，不会再次进入系统，提高了效率，降低了腐蚀风险。

5、没有废蒸汽冷却水，废水排出量大大降低，废水处理简单。

6、充分保留了间接干化的优点，系统运行稳定，操作简单。

7、本发明大大提高了主流技术的间接热干化的能量利用效率，降低了社会成本。

Claims (10)

1.一种真空低温回收能量间接污泥干化装置，包括：

用于干化污泥的干化机，干化机包括污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口，

其特征在于还包括：

换热器，换热器包括用于换热的热侧和冷侧，热侧包括热侧进口、热侧废水出口和热侧不凝气出口，冷侧包括冷侧进口和冷侧出口，

干化机的热工质进口、热工质出口与换热器的冷侧出口、冷侧进口通过管道连接构成循环管路，

干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道依次经过除尘器和抽吸设备后与换热器的热侧进口连接，使得废蒸汽在换热器热侧对冷侧的热工质进行加热。

2.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于还包括用于储存污泥的污泥容器和用于输送污泥的污泥输送机，污泥容器通过管道经污泥输送机后与干化机的污泥进口连接。

3.如权利要求2所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于污泥容器和换热器的热侧不凝气出口通过管道与风机连接进行排气。

4.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于包括干污泥料仓，干化机的污泥出口通过管道与干污泥料仓连接，以输送污泥至干污泥料仓。

5.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于还包括热媒进口管，外部热源管端与废蒸气管道合并后与所述的热侧进口连接。

6.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于所述的循环管路上连接有用于补充热工质的循环进口支管和循环出口支管。

7.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于所述的干化机采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。

8.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于所述的循环管路上设置循环水泵或循环蒸汽压缩机对管内进行加压。

9.如权利要求1所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，其特征在于所述的抽吸设备采用真空泵或蒸汽压缩机。

10.一种真空低温回收能量间接污泥干化方法，采用权利要求1~9任一所述的真空低温回收能量间接污泥干化装置，

污泥由干化机干化后产生的废蒸气由废蒸气出口排出，热工质由干化机的热工质进口进入对污泥进行换热冷却后由热工质出口排出，

其特征在于：

废蒸气由抽吸设备的抽吸作用，依次通过管道进行步骤a和b的处理：

a.进入除尘器除尘，

b.进入换热器，加热来自干化机热工质出口的热工质，

经过加热的热工质回到干化机中对于污泥进行加热。

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